Министерство образования и науки Российской Федерации

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный университет нефти и газа

имени И. М. Губкина»

(РГУ нефти и газа имени И. М. Губкина)

Кафедра Газохимии

Козлов А.М., Карпов А.Б., Авакян Т.А.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторной работы

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОСТАВА ПРИРОДНОГО ГАЗА МЕТОДОМ ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

Москва

2013

УДК 665.6/.7:543.63

Методические указания по выполнению лабораторной работы «Определение состава природного газа методом газовой хроматографии».

Настоящие методические указания представляют собой описание правил проведения лабораторной работы, по определению компонентного состава сухого газа, содержащего углеводороды С₁-С₈, а также неуглеводородные компоненты (водород, азот, кислород, гелий и двуокись углерода) и определению физико-химических показателей качества природного газа: вычислению значения высшей теплоты сгорания, низшей теплоты сгорания, плотности, относительной плотности и числа Воббе газовой смеси.

Рецензент – м.н.с. ООО «Газпром ВНИИГАЗ», к.т.н. Лапина М.С.

Методические указания одобрены к изданию учебно-методической комиссией факультета химической технологии и экологии.

© РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА имени И. М. ГУБКИНА

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4

1 Основы хроматографического процесса 6

2 Устройство хроматографа 8

2.1 Расположение функциональных узлов 8

2.2 Система подготовки газов 8

2.2.1 Регуляторы расхода и давления газа 9

2.2.2 Фильтры 9

2.3 Система термостатирования 10

2.3.1 Термостат колонок 10

2.4 Система дозирования 11

2.4.1 Газовые краны 11

2.4.2 Испарители 11

2.5 Детекторы 12

2.5.1 Детектор по теплопроводности (ДТП) 12

2.5.2 Детектор пламенно-ионизационный (ПИД) 13

2.5.3 Пламенно-фотометрический детектор (ПФД) 14

3 Выполнение работы 16

4 Обработка результатов 19

4.1 Определение компонентного состава сухого газа 19

19

4.1.1 Обработка хроматограмм градуировочной смеси 19

4.1.2 Расчет компонентного состава сухого газа 20

4.2 Определение физико-химических показателей качества газа 21

4.2.1 Вычисление молярной теплоты сгорания 22

4.2.2 Вычисление массовой теплоты сгорания 23

4.2.3 Вычисление объемной теплоты сгорания 24

4.2.4 Вычисление плотности, относительной плотности и числа Воббе 24

4.2.5 Представление результатов 26

ЛИТЕРАТУРА 28

Приложение А 29

Пример расчета состава и свойств газа 29

ВВЕДЕНИЕ

Любую разновидность хроматографии можно определить как физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении разделяемых компонентов между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых является неподвижной, а другая – подвижной.

Неподвижная фаза – твердый адсорбент, или суспензия адсорбента в жидкости, или жидкость, наносимая на поверхность твердого носителя.

Подвижная фаза (газ или жидкость) протекает (продувается) вдоль слоя неподвижной фазы.

Понятие газовая хроматография объединяет все методические варианты хроматографии, в которых подвижная фаза газообразна (находится в состоянии пара или газа). Это универсальный метод разделения смесей разнообразных веществ, испаряющихся без разложения. При этом компоненты разделяемой смеси перемещаются по хроматографической колонке с потоком газа-носителя.

Газоадсорбционная хроматография (ГАХ)включает все методические варианты газовой хроматографии, в которых неподвижной фазой является активное дисперсное тело (адсорбент): древесный уголь, силикагель, цеолит.

К газожидкостной хроматографии (ГЖХ)относятся все методические варианты газовой хроматографии, в которых в качестве неподвижной фазы используется слой жидкости, нанесенный на поверхность твердого носителя.

Принцип разделения – неодинаковое сродство веществ к летучей подвижной фазе и стационарной фазе в колонке. Компоненты смеси селективно задерживаются последней, поскольку растворимость их в этой фазе различна, и таким образом разделяются (компонентам с большей растворимостью требуется большее время для выхода из жидкой фазы, чем компонентам с меньшей растворимостью). Затем вещества выходят из колонки и регистрируются детектором.

Сигнал детектора записывается компьютером в виде хроматограммы. Хроматография один из наиболее распространенных физико-химических методов исследования газов и легкокипящих жидкостей. Хроматографические методы широко используются в химии и биохимии, находят применение в химической, нефтехимической, металлургической, фармацевтической, пищевой и других отраслях промышленности.